Гибридные электрические транспортные средства (ТС) имеют два типа источников энергии: необратимые и обратимые. Под необратимым источником энергии понимается ископаемое топливо (бензин, дизельное топливо, газ и др.), биотопливо или источник энергии для топливных элементов, такой как водород. Обратимые источники энергии – это аккумуляторы или суперконденсаторы, которые являются хранилищами электрической энергии, способными как забирать, так и отдавать ее. Необратимый источник энергии, как правило, состоит из емкости с топливом, двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и генератора. Основным недостатком является небольшой КПД ДВС, который обычно варьируется от 20 до 50%. КПД ДВС зависит от многих факторов, и для каждого двигателя имеется кривая оптимальной нагрузки в функции его скорости вращения.
При движении по шоссе автомобиль работает только в одной точке на этой кривой, и это не обязательно точка максимального КПД ДВС, так как имеются ограничения на количество передаточных чисел и диапазон коробки передач. Кроме того, следует учитывать, что для достижения требуемой динамики движения ДВС получается существенно переразмеренным. Так, в среднем для движения на скорости 110 км/ч современному дорожному автомобилю достаточно мощности около 20 кВт, в то время как большинство ДВС выпускается на мощность 110 л.с., или 81 кВт. Соответственно, двигатель в обычном режиме работы недогружен в 4 и более раз, что не позволяет достигать паспортного КПД.
С целью увеличения эффективности силовой установки необходимо уменьшить расход топлива за счет вывода ДВС в оптимальный режим работы и повторного использования кинетической энергии, генерируемой тяговым электродвигателем при торможении. В обычном ТС при торможении используется трение, т.е. кинетическая энергия уходит на нагрев механических тормозов. Гибридные ТС могут преобразовать часть кинетической энергии в электрическую энергию, заряжая аккумуляторные батареи или суперконденсаторы, для повторного ее использования.
Накопитель как источник энергии дополняет ДВС и увеличивает мощность энергетической подсистемы. Это позволяет использовать ДВС меньшей мощности в более эффективном режиме с нагрузкой, близкой к номинальной, сохраняя прежнюю динамику ТС, как и с ДВС большего объема.